低面积特异性电阻 无添加的Bi₂O₃纳米复合材料薄膜阴极用于固体氧化物燃料电池应用

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 电化学 电化学 电化学
• 能源转换 能源转换

背景情况:

• 垂直对齐的纳米复合材料 (VAN) 薄膜对于克服固体氧化物燃料电池 (SOFC) 阴极的性能限制至关重要.
• 传统的VAN阴极结合了像LaSr_1-Co_{Fe1-O3 (LSCF) 和La1-xSrMnO3 (LSM) 这样的材料与电导体,如yttria稳定 (YSZ) 或合CeO2等.}
• 基于氧化 (Bi₂O₃) 的材料具有异常高的离子导电性,为下一代SOFC开发提供了机会.

研究的目的:

• 为SOFC应用开发和描述第一个基于Bi₂O₃的VAN阴极.
• 研究将高离子导电性Bi2O3纳入VAN结构的潜力.
• 在面积特定电阻方面评估这些新型VAN阴极的性能.

主要方法:

• 基于Bi₂O₃的VAN薄膜的生长,使用LSM矩阵内的表轴La-化Bi₂O₃ (LDBO) 列.
• 制造的VAN薄膜的结构和电化学特性.
• 测量区域特异性电阻 (ASR) 以评估阴极性能.

主要成果:

• 一个新的基于Bi₂O₃的VAN阴极 (LSM中的LDBO) 的成功生长和表征.
• 在625°C下达到8.3 Ω cm2的低面积特定电阻 (ASR).
• 与平面LSM阴极相比,ASR的减少大约为三级.

结论:

• 本文介绍了首个基于Bi₂O₃的高性能VAN阴极,使用LDBO嵌入LSM矩阵.
• 开发的VAN阴极表现出比传统的LSM阴极显著提高的性能.
• 这项研究为未来基于Bi₂O₃的VAN SOFCs建立了基础平台.